Nueva cámara terahercio flexible permite inspección segura y precisa de formas complejas

En la era digital actual, el uso de dispositivos "Internet de las Cosas" (con software y sensores integrados) se ha generalizado. Estos incluyen equipos inalámbricos, maquinaria autónoma, sensores portátiles y sistemas de seguridad. Debido a sus estructuras y propiedades intrincadas, es necesario examinarlos de cerca para evaluar su seguridad y utilidad y descartar defectos potenciales. Pero, al mismo tiempo, debe evitarse dañar el dispositivo durante la inspección.

Imagen terahercio: método no destructivo

La imagen terahercio (THz), basada en radiación con frecuencias entre 0.1 y 10 THz, es un método no destructivo que gana popularidad por su alta penetración, resolución y sensibilidad. Las cámaras THz convencionales, sin embargo, son voluminosas y rígidas, limitando su potencial para imaginar superficies irregulares. Además, su alto costo y falta de versatilidad en configuraciones de sensores las hacen poco prácticas, demandando sensores más adaptables.

Innovación: array de sensores THz flexible y autoportante

Un equipo de investigadores de Tokyo Tech, liderado por el Profesor Asociado Yukio Kawano, abordó esta brecha diseñando un array de sensores THz flexible y autoportante que puede usarse para imaginar extremos ciegos de objetos de forma irregular.

"Dada la diversidad en formas, estructuras y tamaños de objetos de prueba, el diseño de la cámara y el sensor deben adaptarse a diferentes configuraciones. En nuestro estudio, desarrollamos un método de fabricación simple y rentable para generar cámaras THz con formas adaptables", dijo el Dr. Kawano.

Materiales y proceso de fabricación

Los científicos sabían que el material debe tener buena absorción en el espectro THz y alta eficiencia convirtiendo emisiones en señales eléctricas detectables. Por ello, seleccionaron películas de nanotubos de carbono (CNT), que también poseen buena resistencia mecánica y flexibilidad. Pasaron la solución de CNT a través de una película de poliamida con ranuras inducidas por láser y un filtro de membrana usando vacío. Al secarse, la solución de CNT quedó como estructura suspendida autoportante entre las capas de la película de poliamida patrón. Además, desarrollaron un proceso de fabricación simple basado en el autoensamblaje del array de película de CNT y su capacidad para formar electrodos en ambos extremos.

Para ello, evaporaron electrodos metálicos sobre la película de poliamida patrón. Juntos, estos procesos generaron una hoja de parche de cámara THz con múltiples cámaras. Interesantemente, la estructura de la película de CNT suspendida podía modificarse alterando las condiciones de filtrado y así la fuerza friccional, haciendo el proceso personalizable.

Versatilidad y demostración industrial

Además, la hoja de parche podía cortarse con tijeras en sensores portátiles y wearables más pequeños que se adhieren a la superficie del objeto de prueba para mejor cobertura. Los investigadores demostraron aplicaciones industriales detectando y visualizando grietas, impurezas y recubrimiento desigual de polímeros en una resina, y detectando lodo dentro de una tubería curva, subrayando el potencial de la cámara para operaciones de control de calidad.